2013 Fiscal Year Annual Research Report
超人的移動能力を持つ２足スプリント・ロボットの開発
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25709019
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
橋本 健二 早稲田大学, 理工学術院, 講師 (10449340)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ロボティクス / ヒューマノイド / ２足走行 / 走行運動解析 / 走行運動制御 / 弾性可変機構 |
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| Research Abstract |
本研究課題では，人体運動を模擬した“歩行運動”と“走行運動”が可能で，高速走行が可能なスプリント・ロボットを開発することを目的としている．平成25年度は，下記3点について研究を推進した．
１．人間の走行運動解析：骨盤運動に注目した走行運動解析の先行研究は少ないため，本研究では，まず人間の走行運動をモーションキャプチャシステムと床反力系で計測した．その結果，着地から離地にかけて，骨盤は着地側の脚部を上昇させるように回転した後，路面に押し付けるように回転しているという結果を得た．前額面における骨盤動揺が着地衝撃の吸収および路面の蹴り出しの補助に寄与していると考えられる．
２．弾性可変な膝・足関節を持つ回転関節脚の開発：人間の走行中の各関節の回転弾性を要求仕様とし，膝関節と足関節に弾性可変機構を持つ回転関節脚を開発した．弾性体としては板ばねを用いており，荷重支持ローラの位置を変えることで板ばねの有効長を変え，回転弾性が可変な構造となっている．弾性可変機構の評価実験を行ったところ，理論値と同様に弾性が変化できていることを確認した．
３．水平面における骨盤回旋運動を利用した走行制御：人間は歩行時には骨盤を着地時に内旋しており，走行時には外旋しているが，これは走行時に骨盤回旋運動も活用しているためだと考えられる．そこで，走行運動の解析結果に基づき，骨盤回旋運動を活用した走行運動モデルを考案した．骨盤回旋により股関節が重心に対して後方に位置することから，上体を安定化させるためにはより大きな股関節伸展トルクが必要となるため，骨盤回旋運動には走行速度を増大する働きがあることが分かる．提案モデルを用いた走行制御を開発し，シミュレーションにより骨盤回旋運動を利用した走行運動を実現した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，弾性可変な膝・足関節を持つ1脚の跳躍ロボットが開発でき，そのロボットのための走行制御も開発できたため，順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度に開発したとハードウェアは各関節に弾性要素は持っているものの受動関節であるため，跳躍実験には使用することはできるが，走行実験には使用できない．そのため，平成26年度には膝関節と足関節を能動関節に改良する．そして，改良した実機を用いて走行運動の実現を目指す．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は初年度であったため，研究成果発表のための旅費が当初計上していた金額よりも少なくなった．
平成26年度はすでに国際会議などでの発表を多く予定しており，そのために必要な旅費に使用する．
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